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Analysis of myocardial energy metabolism using an ATP visualization model in the progression of hereditary cardiomyopathy

Research Project

Project/Area Number 22K08150
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 53020:Cardiology-related
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

小板橋 紀通  群馬大学, 医学部附属病院, 講師 (10420093)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山本 正道  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 特任部長 (70423150)
魚崎 英毅  自治医科大学, 医学部, 准教授 (90740803)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords心筋症 / 可視化 / エネルギー代謝
Outline of Research at the Start

心臓は生きている限り動き続ける臓器であり、エネルギーであるATPを最も多く消費する臓器である。その心臓の筋肉に異常をきたす「心筋症」は, 近年心筋収縮蛋白遺伝子を中心に数多くの原因遺伝子が同定されている。我々はエネルギー源であるATPを可視化できるマウスを世界で初めて作成、ヒトの心筋症遺伝子変異を組み込んだマウスと掛け合わせ、エネルギー代謝異常が心筋症の病態にどうかかわるか、治療への応用も含めて解析を進める。

Outline of Annual Research Achievements

拍動しつづける心臓はエネルギーを持続的に必要とし, 細胞の基本的なエネルギー基質であるアデノシン三リン酸(ATP) をもっとも多く必要とする臓器である. 心筋のサルコメアはATPによってリン酸化をうけ, アクチンとミオシンのクロスブリッジが起こり, 細胞が収縮し, 心臓に血液を駆出する「力」を発生させる. 常に動き続ける心臓でこのエネルギー代謝をリアルタイムにモニターすることはこれまで不可能であった. 我々はATP濃度の変化を可視化するFRET蛋白質を利用してATP変動をin vivoで計測できるマウス (cytATeamマウス) を開発した.今回, ヒトの遺伝性心筋症の原因となる遺伝子バリアントをノックインした心筋症マウスモデルを新規に作成し, その病態形成に心筋におけるATP動態がどのように影響するのか, 検討する. さらに既知の心不全治療薬やミトコンドリア機能に作用する薬剤が心筋症心臓のATP動態へどのように影響するかをみることにより, 心筋症治療への新たな治療に繋がる可能性がある.
我々は, 日本において同定された遺伝性心筋症の家系で同定されたMYBPC3遺伝子のバリアント (Arg820Gln:R820Q) (Konno et al. J Am Coll Cardiol 2003) をノックインしたマウス (MyBP-KI)を作成し, フェノタイプ解析を行った. このマウスにおいてRNA sequenceによる遺伝子変化を検討すると, ノックインマウスにおいて, ミトコンドリア関連もしくはエネルギー代謝関連の遺伝子群において, 低下が起こっていることが分かった. 現在, こMyBP-KIマウスとATeamマウスを掛け合わせ, 解析を行っている. 現時点では, 心臓リモデリングが進行する前に, ATPの動態の異常が先行することが判明している.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

おおむね予定通り進展している。

Strategy for Future Research Activity

病的ストレス(イソプロテレノールやアンギオテンシン、圧負荷)の反応をみる。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] The SGLT2 inhibitor empagliflozin improves cardiac energy status via mitochondrial ATP production in diabetic mice.2023

    • Author(s)
      Jungmi Choi, Naoki Matoba, Daiki Setoyama, Daiki Watanabe, Yuichiro Ohnishi, Ryuto Yasui, Yuichirou Kitai, Aki Oomachi, Yutaro Kotobuki, Yoichi Nishiya, Michael Paul Pieper, Hiromi Imamura, Motoko Yanagita, Masamichi Yamamoto
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 278 Issue: 1 Pages: 278-278

    • DOI

      10.1038/s42003-023-04663-y

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sarcomere maturation: function acquisition, molecular mechanism, and interplay with other organelles2022

    • Author(s)
      Ahmed Razan E.、Tokuyama Takeshi、Anzai Tatsuya、Chanthra Nawin、Uosaki Hideki
    • Journal Title

      Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences

      Volume: 377 Issue: 1864 Pages: 20210325-20210325

    • DOI

      10.1098/rstb.2021.0325

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Ketone body and FGF21 coordinately regulate fastibg-induced oxidative stress response in the heart2022

    • Author(s)
      Ryo Kawakami, Hiroaki Sunaga, Tatsuya Iso, Ryosuke Kaneko, Norimichi Koitabashi, Masaru Obokata, Tomonari Harada, Hiroki Matsui, Tomoyuki Yokoyama, Masahiko KUrabayashi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 7338-7338

    • DOI

      10.1038/s41598-022-10993-4

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ヒト肥大型心筋症遺伝子変異ノックインマウスにおける遺伝子治療による病的な心臓リモデリングの改善2023

    • Author(s)
      小板橋紀通, 川上亮, 徳山剛士, 安済達也, Ahmed Ranzan, Torizal Fuad Gandhi, 長尾恭光, 魚崎英毅, 石井秀樹
    • Organizer
      第71 回日本心臓病学会学術集会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Gene Therapy Improves Pathological Cardiac Remodeling in Human Hypertrophic Cardiomyopathy Gene Variant Knock-in Mice2023

    • Author(s)
      Norimichi Koitabashi, Ryo Kawakami, Takeshi Tokuyama, Razan E Ahmed, Fuad Gandhi Torizal, Tatsuya Anzai, Yasumitsu Nagao, Hideki Ishii, Hideki Uosaki
    • Organizer
      American Heart Association
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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